KOMBINOVANÁ VÝROBA TEPLA a ELEKTRINY Z BIOMASY

KOMBINOVANÁ VÝROBA TEPLA a ELEKTRINY Z BIOMASY

Kombinovaná výroba z biomasy Pri kombinovanej výrobe elektriny a tepla z biomasy je možné využiť niektorú z nasledujúcich možností: Spaľovaním biomasy v parnom kotly ohrievať vodu a získanú vodnú paru následne využívať v parnej turbíne Spaľovaním biomasy ohrievať organické látky a získané pary následne využívať na pohon turbíny (organický Rankinov cyklus) Splynovaním alebo pyrolýzou získať drevoplyn, ktorý je možné ďalej využiť v plynových turbínach alebo motoroch Spaľovaním vyrobeného bioplynu v Stirlingových motoroch

Formy biomasy vhodné na spaľovanie Pri kombinovanej výrobe elektrickej energie a tepla, ktorá je založená na spaľovaní biomasy, je možné v spaľovacích zariadeniach spaľovať drevnú biomasu vo forme polien, štiepky, ale i peliet, brikiet, rastlinnú biomasu (balíky slamy obilnín, olejnín a energetických rastlín) a bioplyn, získaný anaeróbnym vyhnívaním kalov v čistiarňach odpadových vôd alebo v poľnohospodárskych bioplynových staniciach, spracovávajúcich najmä exkrementy hospodárskych zvierat.

Alternatívne spôsoby kogenerácie Porovnávaná technológia Elektrický výkon [kw] Elektrická účinnosť [%] Celková účinnosť [%] Parná turbína > 150 8-18 82 Parný piestový motor 20-1200 8-20 78 Parný skrutkovicový motor 25-2000 10-20 82 ORC proces 200-2000 10-15 85 Stirlingov motor 10-150 8-28 65-85 Plynová turbína 200-1500 14-21 75-80 Horúcovzdušná turbína 200-2000 13-24 65-70 Splynovanie s pevnou vrstvou 10-2000 15-30 75 Splynovanie s fluidnou vrstvou > 2000 20-25 75-80

ORC cyklus Najviac v praxi je využívaná kombinovaná výroba elektrickej energie a tepla pomocou parnej turbíny a to aj pri nevyužívaní biomasy. Tieto zariadenia sú využívané predovšetkým vo veľkých elektrárňach a teplárňach s výkonom nad 5 MWe. Výhodné riešenie pre výkony v oblasti od 50 kw do 2,5 MW je využitie technologického zariadenia využívajúce organický Rankinov cyklus. Vzhľadom k tomu, že naša spoločnosť v súčasnej dobe realizuje výstavbu biomasového zdroja v rumunskom meste Resita, dovolil som si bližšie sa venovať v tejto časti ORC cyklu, ktorý je v našom záujme realizovať v druhej etape výstavby biomasového zdroja v spomínanom meste.

Principiálne prerozdelenie využitia energie

Všeobecná charakteristika Princíp je založený na uzatvorenom parnom Rankinovom cykle, kde je však miesto vody použité ako médium organická látka, ktorá sa odparuje pri nízkych teplotách a tlakoch Výstupom procesu je elektrická energia a teplo. Od obvyklého procesu s parnou turbínou sa líši tým, že na pohon turbíny sa nevyužíva para, ale organické uhľovodíky, ktoré vykazujú v Rankinovom diagrame oveľa lepšie vlastnosti. Ako zdroj tepla pre odparenie týchto organických uhľovodíkov sa používa termoolej ohrievaný na teplotu cca 300 o C v kotle na biomasu. Vo výparníku sa odparuje organická pracovná látka (silikónový olej) privádzaním tepla z termooleja. Pary pracovnej látky sa potom rozpínajú až do vákua, v pomalobežnej dvojstupňovej turbíne a po ochladení v predohrievači (alebo regenerátore) sa dostanú nakoniec do kondenzátora. Tu sa kondenzačné teplo odovzdá do vody diaľkového vykurovania. Cirkulácia ORC sa uzavrie po zvýšení tlaku, predohriatí a opätovnom privedení pracovného média do výparníka.

Výhody ORC v porovnaní s parnou turbínou: Systém je schopný využívať energiu s relatívne nízkou teplotou Vysoká účinnosť turbíny, najmä pri čiastočnom zaťažení Nízke otáčky turbíny umožňujú priamy pohon generátora Zanedbateľná erózia turbínových lopatiek / neprítomnosť kvapiek pracovného média / Nízke mechanické namáhanie častí turbíny v dôsledku nízkej obvodovej rýchlosti Možnosť akejkoľvek regulácie výkonu sústrojenstva v celom výkonovom rozsahu Celý cyklus pracuje s teplotou max. 300 o C a tlakom do 10 barov vyššia životnosť zariadenia Kotle majú dvojnásobnú životnosť tlakových dielov nízky tlak, teplota a chemické vlastnosti oleja Nenáročnosť na obsluhu zariadenia bezobslužná prevádzka Minimálne nároky na stavbu a požadovaný priestor Odpadá akákoľvek chemická úprava jednotlivých médií Vysoká pracovná spoľahlivosť pri nízkych prevádzkových nákladoch.

MWh/deň Ročná potreba tepla centrálnej sústavy v Resite Ročná potreba tepla 1 000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1 22 43 64 85 106 127 148 169 190 211 232 253 274 295 316 337 358 deň

MWh/deň Výroba tepla z biomasy Podiel výroby z biomasy 1 000 800 600 400 200 zvyšné teplo CZT K2 biomasa K1 biomasa 0 1 32 63 94 125 156 187 218 249 280 311 342 deň

MWh/deň Pôvodný kotol doplnený o ORC cyklus Podiel výroby tepla a elektrickej energie 1 000 800 600 400 200 zvyšné teplo (CZT) K2 biomasa K1 (ORC) elektrina K1 (ORC) teplo 0 1 29 57 85 113 141 169 197 225 253 281 309 337 365 deň

Bilancie Mesto Resita ( Rumunsko ) Celková ročná potreba tepla (priemer za posledné tri roky ) Celková ročná výroba tepla K 1 (biomasový kotol KOLBACH K8-7000) 135 891 MWh 52 961 MWh PREROZDELENIE VÝROBY s ORC CYKLOM Celková ročná výroba tepla K 1 (biomasový kotol KOLBACH K8-7000) (doplnený o ORC cyklus) Výroba elektrickej energie pomocou ORC turbíny T 1100 41 839 MWh 9 533 MWh

Ing. Miroslav Wöllner Generálny riaditeľ Kontaktné údaje Office: Hlboká 3, 927 01 Šaľa Menert spol. s.r.o. Tel: +421 31 771 46 48 Fax: +421 31 770 57 95 Mob.: +421 905 70 25 24 e-mail: wollner@menert.sk http:// www.menert.sk

Koniec prezentácie ĎAKUJEME ZA POZORNOSŤ